Eliminierung antibiotikaresistenter Bakterien mittels Nanozymen

Derzeit werden in der antimikrobiellen Therapie eingesetzte Arzneimittel im Wesentlichen in Antibiotika und synthetische antimikrobielle Wirkstoffe unterteilt; jedoch entwickeln immer mehr Bakterien Resistenzen gegen Antibiotika. Ein Ansatz zur Lösung des Problems der bakteriellen Resistenz besteht in der strukturellen Modifikation konventioneller Antibiotikamoleküle zur Herstellung verschiedener Antibiotikaderivate; dies reicht jedoch weiterhin nicht aus, um resistente Bakterien zu eliminieren. Daher besteht ein dringender Bedarf an der Entwicklung neuartiger antimikrobieller Wirkstoffe zur Bewältigung von Multiresistenzen.

Nanozyme können ein breites Spektrum an Bakterien rasch abtöten, indem sie die Bildung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) katalysieren, Metallionen freisetzen und Kombinationstherapien ermöglichen. Dies deutet darauf hin, dass Nanozyme gegenüber bestehenden antimikrobiellen Wirkstoffen einen einzigartigen Vorteil bieten. Creative Enzymes stellt verschiedene Nanozyme für antibiotikaresistente Bakterien bereit und unterstützt unsere Kunden weltweit im Bereich der Nanozyme.

Katalyse und Erzeugung reaktiver Sauerstoffspezies zur Eliminierung von Bakterien

• Nanozyme mit Oxidoreduktase-Aktivität können Bakterien in vivo durch Regulation reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) (¹O₂, ·OH, O₂^-) abtöten und eliminieren.
• Creative Enzymes entwickelt Fe₃O₄-Nanozyme mit hoher POD-Aktivität, die H₂O₂ katalysieren, um das stärker toxische Hydroxylradikal (·OH) zu erzeugen, und den Großteil von E. coli abtöten können.

Abb. 1 Fe₃O₄-Nanozyme töten Bakterien durch Erzeugung von ROS.

• Wir entwickeln Tb₄O₇-Nanozyme mit OXD-Aktivität, die die bakterielle endogene Substanz Ascorbinsäure direkt katalysieren können, um H₂O₂ und Hydroxylradikale (·OH) zu erzeugen. Bei bestimmten Konzentrationen können sie das Wachstum von E. coli vollständig unterdrücken.
• Wir etablieren zudem Cu₂WS₄-Nanozyme mit POD- und OXD-Aktivität, um Staphylococcus aureus durch katalytische Erzeugung von O2 -H₂O₂-·OH in einer Kaskade abzutöten.

Freisetzung von Metallionen zur Eliminierung von Bakterien

• Darüber hinaus kann auch die Freisetzung von Metallionen Bakterien abtöten. Viele Metallionen wirken bakterizid, darunter Silber, Eisen, Mangan, Kupfer, Zink, Quecksilber und Aluminium, wobei Kupfer und Silber in antibakteriellen Anwendungen am häufigsten eingesetzt werden.

Abb. 2 Nanozyme töten Bakterien durch Freisetzung von Metallionen.

• Creative Enzymes entwickelt Kupfer-/Kohlenstoff-Nanozyme zur Freisetzung von Cu²⁺, die Zellmembranschädigungen, Lipidperoxidation und DNA-Degradation verursachen können. Dies führt letztlich zum Absterben gramnegativer Bakterien.
• Wir etablieren außerdem Ag/Fe₃O₄-Nanozyme, die Ag⁺ freisetzen und über mehrere physikochemische Mechanismen antibakterielle Effekte ausüben. Sie zeigen ausgeprägte Langzeitwirkung gegen gramnegative wie auch grampositive Bakterien.

Kombinationstherapie zur Eliminierung von Bakterien

• Creative Enzymes synthetisiert Stickstoff-/Kohlenstoff-Nanozyme, um die POD-Aktivität unter Laserbestrahlung weiter zu erhöhen. Lokal erzeugte Wärme wirkt synergistisch mit der chemischen Wirkung von ·OH, um multiresistenten Staphylococcus aureus abzutöten.
• Wir entwickeln zudem ein Pd/Pt-Nanozym, dessen katalytische Aktivität in Kombination mit der Aktivierung eines Photosensibilisators unter Ultraschall große Mengen an ROS erzeugt, um Bakterien abzutöten.

Creative Enzymes bietet Nanozym-basierte Lösungen gegen antibiotikaresistente Bakterien mit maßgeschneiderten Verabreichungsstrategien und präzisem Design. Unsere hochmoderne Technologieplattform unterstützt unsere Kunden dabei, Herausforderungen in der Forschung zu lösen – gestützt auf jahrzehntelange Erfahrung. Wenn Sie an unseren Leistungen interessiert sind oder Fragen haben, kontaktieren Sie uns gerne oder stellen Sie eine Online-Anfrage.